生物的工学システム

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07243105
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 伊藤 宏司 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30023310)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯浅 秀男 名古屋大学, 工学部・電子機械工学科第2講座, 講師 (10191470) ; 浅間 一 理化学研究所, 化学工学研究室, 先任研究員 (50184156) ; 新 誠一 東京大学, 工学部・計数工学科, 助教授 (20134463) ; 上田 完次 神戸大学, 工学部・機会工学科, 教授 (50031133) ; 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所第3部, 教授 (90134642)
• Keywords: 創発システム / 機能モジュール / 自己組織化 / 秩序形成 / パターン生成 / 行動創発 / ロボット / 群知能

Research Abstract

A02班では、生物のもつ多様性、冗長性、自己組織性に着目して、いくつかの人工システムを対象に創発的機能を具体的に実現するためのハード及びソフト技術を開発することを目的としている.
【1】機能モジュールの開発
創発的機能を人工システムで実現するうえで、構成要素の冗長性、および要素の組み合わせの多様性は欠かせない.この意味で、まずマイクロ技術を用いて多数の素子を製作し、それらが機能モジュールを構成できるような人工システムの開発を試みている.本年度はマルチ機能マイクロモジュールを製作し、制御ルールの創発的最適化を試みるとともに、部品搬送システムを試作した.また、2.5cmサイズのマイクロロボットを試作し、免疫ネットワーク構造をもたせた群ロボット制御手法を提案した.
【2】機能モジュールによるパターン生成
1)機能モジュール群の相互作用を介して秩序形成を獲得する仕組みを解析し、熱伝達の相転移を導入した群ロボットの制御法を提案した.
2)機能モジュール群の結合形態とシステム全体の耐故障性に着目し、代表的な分散制御の形態とシステムのロバスト性・信頼性の関係を解析した.
3)創発的運動機能獲得の観点から、生体運動系のスキルと運動ダイナミクスの関係を解析した.
【3】ロボットの行動創発
本年度は、免疫ネットワークを用いた自律移動ロボットの行動調停制御、群ロボットにおける共有座標系獲得法、データキャリア(IDC)による群ロボットの知識共有法について解析した.
【4】生物指向生産/経済システム
1)環境変動に対して動的に再構成可能な生物指向型生産システムのモデリングとプロトライプの開発を行った.
2)耐久消費財の寡占市場の時間的空間的発展をセルラ・オートマタでモデル化し、消費者の創発的行動を解析した.

Research Products

• [Publications] K.Ito: "Skilled Actions:Goal-divected Motor Dynamics" Proc.of IEEE Int.Conf.on Systems,Manad Cybernetics. 18-25 (1996)
• [Publications] 藤田博之: "マイクロマシンの複雑な振る舞い" 精密工学会誌. Vol.62,No.8. 1106-1110 (1996)
• [Publications] 上田完次: "人工生命研究の展開" システム/制御/情報. Vol.40,No.8. 329-336 (1996)
• [Publications] 新誠一: "適応制御と神経回路網" 計測と制御. Vol.35,No.6. 437-441 (1996)
• [Publications] Hajime Asama: "Elemental Technologies for Collective Robots" J.of Robotics and Mechatronics. Vol.8,No.5. 420-426 (1996)
• [Publications] 伊藤聡: "エネルギー消費量による四足歩行パターン遷移の発振器-力学モデル" 計測自動制御学会論文集. Vol.32,No.11. 1535-1543 (1996)
• [Publications] K.Hayashi: "Computational Biomechanics" Springer, 277 (1996)